Científicos descubren un misterioso líquido caliente arrojado desde el lecho marino de Oregón

Por Universidad de Washington 17 de abril de 2023

Esta imagen de sonar del sitio Pythias Oasis muestra burbujas que se elevan desde el lecho marino a unos dos tercios de una milla de profundidad y a 50 millas de Newport, Oregón. Estas burbujas son un subproducto de un sitio único donde un fluido cálido y químicamente distinto brota del lecho marino. Los investigadores creen que este fluido proviene directamente de la zona de mega empuje de Cascadia, o límite de placa, y ayuda a controlar la acumulación de tensión entre las dos placas. Crédito: Philip et al./Science Advances

El campo de la tectónica de placas es relativamente nuevo y los investigadores todavía están descubriendo las complejidades de las fallas geológicas que causan los terremotos. Una de esas fallas, la Zona de subducción de Cascadia, es una falla en alta mar potencialmente catastrófica ubicada en el noroeste del Pacífico que aún no ha revelado todos sus secretos. A pesar de su inquietante calma, es capaz de producir un terremoto masivo de magnitud 9.

A study led by the University of Washington discovered seeps of warm, chemically distinct liquid shooting up from the seafloor about 50 miles off Newport, Oregon. Their research, published in the journal Science Advances<em>Science Advances</em> is a peer-reviewed, open-access scientific journal that is published by the American Association for the Advancement of Science (AAAS). It was launched in 2015 and covers a wide range of topics in the natural sciences, including biology, chemistry, earth and environmental sciences, materials science, and physics." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Science Advances, describe el manantial submarino único que los investigadores llamaron Oasis de Pythia. Las observaciones sugieren que el manantial proviene del agua a 2,5 millas por debajo del lecho marino en el límite de la placa, lo que regula la tensión en la falla en alta mar.

El equipo hizo el descubrimiento durante un retraso relacionado con el clima para un crucero a bordo del RV Thomas G. Thompson. El sonar del barco mostró columnas inesperadas de burbujas a unos tres cuartos de milla debajo de la superficie del océano. La exploración adicional con un robot submarino reveló que las burbujas eran solo un componente menor del fluido cálido y químicamente distinto que brotaba del sedimento del fondo marino.

"Exploraron en esa dirección y lo que vieron no fueron solo burbujas de metano, sino agua que salía del lecho marino como una manguera contra incendios. Eso es algo que nunca había visto, y que yo sepa, no se ha observado antes", dijo el co- autor Evan Solomon, profesor asociado de oceanografía de la UW que estudia la geología del fondo marino.

El sitio fue descubierto durante un crucero de expedición Regional Cabled Array en 2015, con imágenes tomadas por el vehículo ROPOS canadiense operado a distancia. Cuando los investigadores fueron a explorar las columnas de burbujas, descubrieron un fluido cálido y químicamente distinto que brotaba del lecho marino a unas 50 millas de Newport, Oregón. Los investigadores creen que este fluido proviene directamente de la zona de subducción de Cascadia y ayuda a controlar la acumulación de tensión entre las dos placas. Crédito: Philip et al./Science Advances

La característica fue descubierta por el primer autor Brendan Philip, quien hizo el trabajo como estudiante graduado de la UW y ahora trabaja como asesor de políticas de la Casa Blanca.

Observations from later cruises show the fluid leaving the seafloor is 9 degrees CelsiusThe Celsius scale, also known as the centigrade scale, is a temperature scale named after the Swedish astronomer Anders Celsius. In the Celsius scale, 0 °C is the freezing point of water and 100 °C is the boiling point of water at 1 atm pressure." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Celsius (16 degrees FahrenheitThe Fahrenheit scale is a temperature scale, named after the German physicist Daniel Gabriel Fahrenheit and based on one he proposed in 1724. In the Fahrenheit temperature scale, the freezing point of water freezes is 32 °F and water boils at 212 °F, a 180 °F separation, as defined at sea level and standard atmospheric pressure. " data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Fahrenheit) más caliente que el agua de mar circundante. Los cálculos sugieren que el fluido proviene directamente del megaempuje de Cascadia, donde las temperaturas se estiman entre 150 y 250 grados Celsius (300 y 500 grados Fahrenheit).

Las nuevas filtraciones no están relacionadas con la actividad geológica en el observatorio del fondo marino cercano hacia el que se dirigía el crucero, dijo Solomon. En cambio, ocurren cerca de fallas verticales que cruzan la zona de subducción masiva de Cascadia. Estas fallas de deslizamiento, donde las secciones de la corteza oceánica y los sedimentos se deslizan entre sí, existen porque la placa oceánica golpea la placa continental en ángulo, ejerciendo presión sobre la placa continental suprayacente.

La pérdida de fluido de la interfase megathrust en alta mar a través de estas fallas de rumbo es importante porque reduce la presión del fluido entre las partículas de sedimento y, por lo tanto, aumenta la fricción entre las placas oceánica y continental.

"La zona de falla megathrust es como una mesa de hockey de aire", dijo Solomon. "Si la presión del fluido es alta, es como si el aire estuviera encendido, lo que significa que hay menos fricción y las dos placas pueden deslizarse. Si la presión del fluido es más baja, las dos placas se bloquearán; es entonces cuando se puede acumular tensión".

El fluido liberado de la zona de falla es como una fuga de lubricante, dijo Solomon. Esas son malas noticias para los riesgos de terremotos: menos lubricante significa que el estrés puede generar un terremoto dañino.

Este es el primer sitio conocido de este tipo, dijo Solomon. Pueden existir sitios de filtración de fluidos similares en las cercanías, agregó, aunque son difíciles de detectar desde la superficie del océano. Una fuga significativa de fluido en el centro de Oregón podría explicar por qué se cree que la parte norte de la zona de subducción de Cascadia, frente a la costa de Washington, está más fuertemente bloqueada o acoplada que la sección sur frente a la costa de Oregón.

"Pythias Oasis proporciona una ventana rara a los procesos que actúan en las profundidades del fondo marino, y su química sugiere que este fluido proviene de cerca del límite de la placa", dijo la coautora Deborah Kelley, profesora de oceanografía de la UW. "Esto sugiere que las fallas cercanas regulan la presión del fluido y el comportamiento de deslizamiento de megaempuje a lo largo de la zona central de subducción de Cascadia".

Solomon acaba de regresar de una expedición para monitorear los fluidos del fondo marino frente a la costa noreste de Nueva Zelanda. La zona de subducción de Hikurangi es similar a la zona de subducción de Cascadia, pero genera terremotos más pequeños y más frecuentes que facilitan el estudio. Pero tiene una estructura submarina diferente, lo que significa que es poco probable que tenga filtraciones de fluidos como las descubiertas en el nuevo estudio, dijo Solomon.

Referencia: "Fuentes de fluidos y sobrepresiones dentro de la zona central de subducción de Cascadia reveladas por una filtración cálida y de alto flujo en el fondo marino" por Brendan T. Philip, Evan A. Solomon, Deborah S. Kelley, Anne M. Tréhu, Theresa L. Whorley, Emily Roland, Masako Tominaga y Robert W. Collier, 25 de enero de 2023, Science Advances.DOI: 10.1126/sciadv.add6688

La investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias. Otros coautores son Theresa Whorley, quien hizo el trabajo como estudiante de doctorado en la UW y ahora trabaja como consultora ambiental en Seattle; Emily Roland, ex miembro de la facultad de la UW ahora en la Universidad de Western Washington; Masako Tominaga en la Institución Oceanográfica Woods Hole; y Anne Tréhu y Robert Collier en la Universidad Estatal de Oregón.